מהו תרמיסטור: מאפיינים ופרמטרים, עקרון הפעולה וסיווג

התפתחות האלקטרוניקה תופסת תאוצה מדי שנה. אבל, למרות המצאות חדשות, מכשירים שתוכננו בתחילת המאה ה-20 עובדים בצורה אמינה במעגלים חשמליים. מכשיר אחד כזה הוא תרמיסטור. הצורה והמטרה של אלמנט זה כל כך מגוונות שרק עובדי חשמל מנוסים יכולים למצוא אותו במהירות במעגל. כדי להבין מהו תרמיסטור, אתה יכול רק להחזיק בידע על המבנה והמאפיינים של מוליכים, דיאלקטריים ומוליכים למחצה.

תיאור המכשיר

חיישני טמפרטורה נמצאים בשימוש נרחב בהנדסת חשמל. כמעט כל המנגנונים משתמשים במיקרו-מעגלים של מדחום אנלוגי ודיגיטלי, צמדים תרמיים, חיישני התנגדות ותרמיסטורים. הקידומת בשם המכשיר מציינת שתרמיסטור הוא מכשיר התלוי בהשפעת הטמפרטורה. כמות החום בסביבה היא המדד הדומיננטי בעבודתה. עקב חימום או קירור, הפרמטרים של האלמנט משתנים, מופיע אות הזמין לשידור למנגנוני בקרה או מדידה.

תרמיסטור הוא מכשיר אלקטרוני שבו ערכי הטמפרטורה וההתנגדות קשורים ביחס הפוך.

יש לזה גם שם אחר - תרמיסטור. אבל זה לא לגמרי נכון, שכן למעשה תרמיסטור הוא אחד מסוגי התרמיסטור. שינוי בחום יכול להשפיע על ההתנגדות של אלמנט התנגדות בשתי דרכים: הגדלת או הקטנתו.

לכן, RTDs מחולקים לפי מקדם טמפרטורה ל-PTC (חיובי) ו-NTC (שלילי). РТС - נגדים נקראים פוסיסטורים, ו-NTC - תרמיסטורים.

ההבדל בין מכשירי RTS ו-NTC הוא השינוי בתכונותיהם בעת חשיפה לתנאי אקלים. ההתנגדות של פוסיסטורים עומדת ביחס ישר לכמות החום בסביבה. כאשר מכשירי NTC מחוממים, ערכו יורד.

לפיכך, עלייה בטמפרטורה של הפוסיסטור תוביל לעלייה בהתנגדות שלו, ובתרמיסטור - לירידה.

תצוגה של תרמיסטור על דיאגרמות סכמטיות חשמליות דומה לנגד רגיל. מאפיין ייחודי הוא קו ישר מוטה שחוצה את האלמנט. לפיכך, מראה שההתנגדות אינה קבועה, אלא יכולה להשתנות בהתאם לעלייה או ירידה בטמפרטורה בסביבה.

החומר העיקרי ליצירת פוזיסטורים הוא בריום טיטנאט. טכנולוגיית הייצור של מכשירי NTC מורכבת יותר בשל ערבוב של חומרים שונים: מוליכים למחצה עם זיהומים ותחמוצות מתכת מעבר זגוגיות.

סיווג תרמיסטור

הממדים והעיצוב של התרמיסטורים שונים ותלויים באזור היישום שלהם.

צורת התרמיסטורים עשויה להידמות ל:

• צלחת שטוחה;
• דִיסק;
• גַרעִין;
• מְכוֹנַת כְּבִיסָה;
• צינור;
• חָרוּז;
• צִילִינדֶר.

התרמיסטורים הקטנים ביותר בצורת חרוזים. מידותיהם פחות ממילימטר אחד, ומאפייני האלמנטים יציבים. החיסרון הוא חוסר האפשרות של החלפה הדדית במעגלים חשמליים.

סיווג התרמיסטורים לפי מספר המעלות בקלווין:

• טמפרטורה סופר גבוהה - מ 900 עד 1300;
• טמפרטורה גבוהה - מ 570 עד 899;
• טמפרטורה בינונית - מ 170 עד 510;
• טמפרטורה נמוכה - עד 170.

החימום המרבי, אם כי קביל לאלמנטים תרמויים, משפיע על פעולתם על ידי הידרדרות האיכות והופעת שגיאה משמעותית באינדיקטורים.

מאפיינים טכניים ועיקרון הפעולה

בחירת תרמיסטור למנגנון בקרה או מדידה מתבצעת על פי נתוני הדרכון הנומינלי או ההתייחסות. עקרון הפעולה, המאפיינים הבסיסיים והפרמטרים של תרמיסטורים ופוזיסטורים דומים. אבל יש כמה הבדלים.

RTS - אלמנטים מוערכים על ידי שלושה אינדיקטורים מגדירים: טמפרטורה ומאפיין סטטי וולט-אמפר, מקדם התנגדות תרמי (TCR).

לתרמיסטור יש רשימה רחבה יותר.

בנוסף לפרמטרים הדומים לפוזיסטור, האינדיקטורים הם כדלקמן:

• התנגדות נומינלית;
• גורמי פיזור, רגישות לאנרגיה וטמפרטורה;
• זמן קבוע;
• טמפרטורה והספק למקסימום.

מבין האינדיקטורים הללו, העיקריים שמשפיעים על הבחירה וההערכה של תרמיסטור הם:

• התנגדות נומינלית;
• מקדם התנגדות תרמי;
• פיזור כוח;
• טווח טמפרטורת הפעלה.

ההתנגדות הנומינלית נקבעת בטמפרטורה מסוימת (לרוב עשרים מעלות צלזיוס). ערכו בתרמיסטורים מודרניים נע בין כמה עשרות למאות אלפי אוהם.

שגיאה מסוימת בערך ההתנגדות הנומינלית מקובלת. זה יכול להיות לא יותר מ-20% ויש לציין אותו בנתוני הדרכון של המכשיר.

TCS תלוי בחום. הוא קובע את מידת השינוי בהתנגדות כאשר הטמפרטורה משתנה בחלוקה אחת. המדד בייעודו מציין את מספר המעלות צלזיוס או קלווין בזמן המדידה.

שחרור החום על החלק מופיע עקב זרימת הזרם דרכו כאשר הוא מחובר למעגל חשמלי. כוח הפיזור הוא הערך שבו האלמנט ההתנגדות מתחמם מ-20 מעלות צלזיוס לטמפרטורה המקסימלית המותרת.

מרווח טמפרטורת ההפעלה מציג ערך כזה שבו המכשיר עובד במשך זמן רב ללא שגיאות ונזקים.

עקרון הפעולה של התנגדויות תרמיות מבוסס על השינוי בהתנגדות שלהן בהשפעת חום.

זה קורה מכמה סיבות:

• עקב שינוי פאזה;
• יונים עם ערכיות משתנה מחליפים אלקטרונים בצורה נמרצת יותר;
• ריכוז החלקיקים הטעונים במוליך למחצה מופץ בצורה שונה.

תרמיסטורים משמשים בהתקנים מורכבים המשמשים בתעשייה, חקלאות, מעגלים אלקטרוניים לרכב. הם נמצאים גם במכשירים המקיפים אדם בחיי היומיום - מכונות כביסה, מדיחי כלים, מקררים וציוד אחר עם בקרת טמפרטורה.